Dissertação

Methods for analysis, optimization and design of optics for photovoltaic concentration EVALUATED

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de dois métodos para análise, optimização e dimensionamento de óptica para concentração fotovoltaica, integrado no projecto da WS Energia de desenvolvimento de um novo concentrador fotovoltaico, HSun. O primeiro método consiste na simulação computacional dos efeitos de imperfeições num concentrador. Construiu-se um protótipo de um concentrador parabólico. Efectuou-se uma validação experimental através do estudo comparativo entre a análise experimental e computacional do impacto de imperfeições na distribuição de luz solar num receptor. O método experimental foi baseado em medições com uma câmara CCD, as imperfeições foram desenhadas computacionalmente e os efeitos ópticos simulados num programa de ray tracing. Os resultados são consistentes entre si, validando o método. O segundo método consiste numa ferramenta para optimização e dimensionamento de curvas parabólicas 2D como óptica primária. Desenvolveu-se um modelo matemático com base no princípio dos raios extremos da óptica anidólica. Criou-se uma ferramenta de optimização que calcula a posição óptima para as células fotovoltaicas atingirem níveis de concentração mais elevados. O modelo foi comparado com programas de ray tracing, e revelou-se até 800× mais rápido e preciso. O modelo foi testado recorrendo a estudos paramétricos de concentradores parabólicos, que demonstraram ser possível obter uma análise óptica completa. Os estudos paramétricos confirmaram as limitações de um concentrador consistindo unicamente numa curva parabólica como óptica primária. Com base no modelo apresentou-se três propostas de desenho para o primeiro protótipo do HSun, para três ângulos de aceitância (±0.5º, ±0.8º, ±1º). Com base nesta última proposta, um protótipo foi construído. .
concentrador, óptica, fotovoltaica, ângulo de aceitância, anidólica

Agosto 9, 2010, 16:0

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

CO-ORIENTADOR

Gianfranco Sorasio

WS Energia

ORIENTADOR

João Carlos Carvalho de Sá Seixas

Departamento de Física (DF)

Professor Associado